terça-feira, 28 de abril de 2015

Alteração de genes mais perto de aplicação humana

Técnica já é usada em laboratório para inserir e remover genes defeituosos em embriões animais.

DNA. Fonte da imagem: faidate consigli
Um pequeno ajuste em uma técnica que edita DNA com precisão cirúrgica aprimorou sua capacidade de corrigir genes defeituosos em humanos.

Chamado CRISPR (sigla, em inglês, para Repetições Palindrômicas Curtas Regularmente Interespaçadas e Aglomeradas, em tradução literal), o método já é empregado em laboratório para inserir e remover defeitos genômicos em embriões de animais.

No entanto, as instruções genéticas para o mecanismo no qual o CRISPR se baseia, uma enzima que edita (modifica) genes chamada Cas9 e moléculas de RNA que a “guiam” até seu alvo, simplesmente são grandes demais para serem transportadas com eficiência para a maioria das células do corpo humano.

No início do mês, pesquisadores relatam uma possível forma de contornar esse obstáculo: uma enzima Cas9 codificada por um gene que tem aproximadamente 75% do tamanho do utilizado atualmente.

A edição gênica gerou controvérsias, com informações não confirmadas de estar sendo utilizada em embriões humanos.
A descoberta,publicada na revista Nature, poderia abrir a porta a novos tratamentos para uma série de doenças genéticas.

“Existem milhares de doenças em humanos associadas a mudanças gênicas específicas”, argumenta David Liu, um biólogo químico na Harvard University em Cambridge, Massachusetts, não envolvido no estudo mais recente. “Uma fração bastante grande delas tem o potencial de ser tratada por meio da edição gênica”.

Essa “intervenção” gerou controvérsia diante de relatos não confirmados de que ela está sendo usada em embriões humanos.

Alguns cientistas manifestaram a preocupação de que a técnica poderia ser utilizada por médicos especializados em fertilidade e reprodução humana para editar genes de embriões antes que a segurança do método tenha sido estabelecida (ver também E. Lanphier etal. Nature 519, 410–411; 2015).

Essa apreensão é agravada pelo fato de que mudanças feitas através desse procedimento em embriões humanos seriam repassadas para todas as gerações posteriores sem dar a qualquer pessoa afetada a oportunidade de consentir (ver Nature 519, 272; 2015).

Ainda assim, pesquisadores e companhias farmacêuticas já estão correndo para desenvolver o método CRISPR como ferramenta clínica nas células não reprodutivas de crianças e adultos, onde questões intergeracionais não são uma preocupação.

A ética desse empreendimento pode ser mais direta, mas sua execução também pode ser mais difícil que usar CRISPR em embriões.

Um embrião consiste em um pequeno número de células que dão origem a um humano. Editar o genoma nessa fase é simplesmente uma questão de injetar os componentes CRISPR necessários em algumas células.

Já um adulto humano consiste em uma mistura de trilhões de células agrupadas em muitos tecidos diferentes — e pesquisadores estão quebrando a cabeça sobre como encaminhar o mecanismo CRISPR para as células específicas em que genes defeituosos estão interrompendo ou prejudicando processos fisiológicos.

“Você pode ter o melhor sistema de edição gênica do mundo, mas se não puder aplicá-lo ao tipo adequado de célula ele é irrelevante”, resumiu Nessan Bermingham, executivo-chefe da Intellia Therapeutics em Cambridge, Massachusetts, que pretende levar a edição gênica às clínicas. “Estamos gastando uma enorme quantidade de tempo trabalhando nisso”.


ESPAÇO CONFINADO

Pesquisadores de terapias gênicas frequentemente se valem de um vírus chamado AAV para transportar genes estranhos para o interior de células humanas maduras.



Adeno Associated Virus. Fonte da imagem: Human Genome Project
A maioria dos laboratórios, no entanto, utiliza um gene que codifica a proteína Cas9 e que é grande demais para caber no confinado espaço do genoma de AAV ao lado das sequências extras necessárias para a função Cas9.

Feng Zhang, do Instituto Broad do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e da Harvard University em Cambridge e seus colegas decidiram recorrer a genomas bacterianos em busca de uma solução. Isso por que o sistema CRISPR é derivado de um processo que bactérias usam para cortar (eliminar) sequências indesejadas de DNA de seus genomas.

A equipe de Zhang analisou genes que codificam mais de 600 enzimas Cas9 em centenas de bactérias, procurando por uma versão menor que pudesse ser acomodada em vírus AAV e levada ao interior de células maduras.

O gene codificante de Cas9 em Staphylococcus aureus, bactéria mais conhecida por causar infecções de pele e intoxicação alimentar, tinha mais de mil letras de DNA a menos [portanto, muito menor] que o utilizado normalmente para Cas9.



Staphylococcus aureus. Fonte da imagem: Micronaut
Os pesquisadores o inseriram em vírus AAV juntamente com RNAs que instruiriam a enzima a modificar um gene regulador de colesterol no fígado.

Uma semana depois de injetarem os vírus modificados em camundongos, os cientistas constataram que mais de 40% das células hepáticas dos animais continham o gene alterado.

“Essa é uma adição fantástica ao conjunto de ferramentas que engenheiros genômicos têm à sua disposição”, avaliou Liu, que vem desenvolvendo meios para transportar a proteína Cas9 maior, ligada aos seus RNAs-guias, ao interior de células sem depender de um vírus.

Nessan Bermingham, da Intellia Therapeutics, acredita que laboratórios desenvolverão múltiplos mecanismos de transporte [veículos], adaptados a tecidos específicos.

Por enquanto, o engenheiro biomédico Charles Gersbach, da Duke University em Durham, Carolina do Norte, está ansioso para usar a enzima Cas9 menor em camundongos para tentar corrigir mutações associadas à distrofia muscular de Duchenne, uma devastadora doença humana que atinge um em cada 3.500 meninos em todo o mundo.

Talvez esse seja o método que levará o CRISPR às clínicas, cogita ele, mas admite que ainda é prematuro afirmar qualquer coisa.

“Esse é um campo em rápido desenvolvimento”, observa Gersbach. “Existem muitas coisas que simplesmente ainda não foram tentadas”.

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